1、教材回顾(二)变压器_远距离输电一、理想变压器1构造如图所示。变压器主要由和绕在铁芯上的两个组成。(1)原线圈：指与连接的线圈，也叫初级线圈。(2)副线圈：指与连接的线圈，也叫次级线圈。闭合铁芯线圈交流电源负载2理想变压器的基本关系和制约关系理想变压器没有能量损失，即：没有铜损，线圈电阻不计。没有铁损，铁芯中的涡流不计。没有磁损，磁通量全部集中在铁芯中基本关系和制约关系功率P1P2副线圈中的功率 P2 由用户负载决定，原线圈的输入功率 P1 由副线圈的输出功率 P2 决定续表电压U1U2n1n2副线圈电压 U2 由原线圈电压 U1 和匝数比决定电流I1I2n2n1原线圈的电流 I1 由副线圈的
2、电流 I2 和匝数比决定基本关系和制约关系频率理想变压器不改变交变电流的频率，即原、副线圈中电流的频率相等3几种常用的变压器(1)自耦变压器调压变压器，如图甲(降压作用)、乙(升压作用)所示。(2)互感器 电压互感器n1n2，图丙：把高电压变成低电压。电流互感器n1n2，图丁：把大电流变成小电流。填充：低电压 小电流小题速验(判断正误)1变压器只对变化的电流起变压作用，对恒定电流不起变压作用。()2变压器不但能改变交变电流的电压，还能改变交变电流的频率。()3正常工作的变压器当副线圈与用电器断开时，副线圈两端无电压。()4变压器副线圈并联更多的用电器时，原线圈输入的电流随之减小。()5变压器线
3、圈的匝数越多，其导线越细。()答案：1.2.3.4.5.二、远距离输电1远距离输电线路简图2输送电流IPUUR PU。3电压损失UUU。4功率损失PPPPU2RU2R。IRI2R 小题速验(判断正误)1增大输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失。()2高压输电是通过减小输电电流来减少电路的发热损耗。()3在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小。()4在输送的电功率一定时，输电线上的功率损失与送电电压成反比。()5输电线上的功率损失与电压损失成正比。()答案：1.2.3.4.5.考点一 理想变压器的理解与计算1考查理想变压器的理解多选如图，理想变压器原、副线圈分别
4、接有额定电压相同的灯泡 a 和 b。当输入电压 U 为灯泡额定电压的 10 倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是(2016全国丙卷)()A原、副线圈匝数比为 91B原、副线圈匝数比为 19C此时 a 和 b 的电功率之比为 91D此时 a 和 b 的电功率之比为 19解析：选 AD 设灯泡的额定电压为 U0，输入电压为灯泡额定电压的 10 倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为 9U0，变压器原、副线圈的匝数比为 91，选项 A 正确，选项 B 错误；由 9U0IaU0Ib得，流过 b 灯泡的电流是流过 a 灯泡电流的 9 倍，根据 PUI，a、b 灯泡的电功率之比为 19，选项 C
5、错误，选项 D 正确。2考查理想变压器的计算一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为 220 V 的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则(2015全国卷)()AU66 V，k19 BU22 V，k19CU66 V，k13DU22 V，k13解析：选 A 设原、副线圈中的电流分别I1、I2，则I1I2n2n113，故 kI21RI22R19。设原线圈两端的电压为 U1，则U1U n1n231，故 U13U，而原线圈上电阻分担的电压为13U，故U33U220 V
6、，解得 U66 V。选项 A 正确。3.考查多个副线圈的变压器如图所示，理想变压器有两个副线圈，匝数分别为 n1 和n2，所接负载 4R1R2，当只闭合 S1 时，电流表示数为 1 A，当 S1 和 S2 都闭合时，电流表示数为 2 A，则n1n2 为()A11 B12 C13 D14解析：选 B 变压器原、副线圈的磁通量变化率相同，所以 UU1U2nn1n2，根据能量守恒，输出功率等于输入功率，所以当只闭合 S1时，UIU21R1，当 S1 和 S2 都闭合时，UIU21R1U22R24U21U224R1，代入数据 I1 A、I2 A 可得 U224U21，即 U1U212，所以 n1n21
7、2，选项B 对。多副线圈变压器的三个基本关系1电压关系：U1n1U2n2U3n3。2电流关系：I1n1I2n2I3n3。3功率关系：P1P2P3。通关锦囊考点二 理想变压器的动态分析问题1考查负载变化的动态问题一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2 和 R3 的阻值分别为 3、1 和4，为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关 S 断开时，电流表的示数为I；当 S 闭合时，电流表的示数为 4I。该变压器原、副线圈匝数比为(2016全国乙卷)()A2 B3 C4 D5解析：选 B 设原、副线圈的匝数比为 k，根据变压器匝数比与电流成反比的关系，则原线圈电流
8、为 I 时，副线圈电流为 kI；原线圈电流为 4I 时，副线圈电流为 4kI。根据变压器的输入功率等于输出功率得 UII2R1(kI)2(R2R3)，4UI(4I)2R1(4kI)2R2，联立两式代入数据解得 k3，选项 B 正确。2考查匝数比变化的动态问题一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在 a、b 间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在 c、d 间作为副线圈。在 a、b 间输入电压为 U1 的交变电流时，c、d 间的输出电压为 U2。在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中(2016江苏高考)()AU2U1，U2 降低BU2U1，U2 升高CU2U1
9、，U2 降低DU2U1，U2 升高解析：选 C a、b 间原线圈的匝数大于 c、d 间副线圈的匝数，在滑动触头由 M点移动到 N 点的过程中，副线圈的匝数进一步减小，由变压器工作原理U1U2n1n2知，U2U1，且 U2 降低，选项 C 正确。3考查动态分析综合问题多选如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头 Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻 R0 和滑动变阻器 R，P 为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为 U 的正弦交流电，则(2015天津高考)()A保持 Q 的位置不动，将 P 向上滑动时，电流表读数变大B保持 Q 的位置不动，将 P 向
10、上滑动时，电流表读数变小C保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变大D保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，电流表读数变小解析：选 BC 保持 Q 的位置不动，则 U2 不变，将 P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据 I2U2R0R知，I2 变小，由I1I2n2n1得 I1 也变小，即电流表读数变小，选项 A 错误，选项 B 正确；保持 P 的位置不动，将 Q 向上滑动时，U2 变大，则根据 P2U22R0R知，副线圈输出功率变大，由 P1P2 知，变压器原线圈输入功率 P1 变大，而 P1I1U，输入电压 U 一定，I1 变大，即电流表读数变大，选项 C 正确，选项
11、 D 错误。理想变压器的动态分析思路常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。1匝数比不变的情况(如图甲所示)(1)U1 不变，根据U1U2n1n2，不论负载电阻 R 如何变化，U2 也不变。(2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流I2 决定输入电流 I1，故 I1 发生变化。通关锦囊(3)I2 变化引起 P2 变化，由 P1P2 知，P1 发生变化。2负载电阻不变的情况(如图乙所示)(1)U1 不变，n1n2发生变化，U2 变化。(2)R 不变，U2 变化，I2 发生变化。(3)根据 P2U22R 和 P1P2，可以判断 P2 变化时，P1发生变
12、化，若 U1 不变，则 I1 发生变化。通关锦囊考点三 远距离输电1考查远距离输电的功率损失计算图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器 T 的原、副线圈匝数分别为 n1、n2，在 T 的原线圈两端接入一电压 uUmsin t 的交流电源，若输送电功率为 P，输电线的总电阻为 2r，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为(2015福建高考)()A.n1n2U2m4r B.n2n1U2m4rC4n1n22PUm2rD4n2n12PUm2r解析：选 C 升压变压器 T 的原线圈两端电压的有效值为 U1Um2；由变压关系可得U1U2n1n2，则 U2n2Um2n1；因为输送电
13、功率为 P，输电线中的电流为 I2 PU2 2n1Pn2Um，则输电线上损失的电功率为PI222r4n21P2rn22U2m，故选项 C 正确。2考查远距离输电中的动态分析问题如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图；图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表；设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用 R0 表示，变阻器 R相当于用户用电器的总电阻；当用电器增加时，相当于 R 变小，则在用电高峰期时()A电压表 V1、V2 的读数均不变，电流表 A2 的读数增大，电流表 A1 的读数减小B电压表 V3、V4 的读数均减小，电流
14、表 A2 的读数增大，电流表 A3 的读数减小C电压表 V2、V3 的读数之差与电流表 A2 的读数的比值不变D输电线损耗的功率不变解析：选 C 因为输入电压和匝数比都不变，电压表 V1、V2 的读数均不变，用电高峰期，电阻减小，电流表 A3 的读数增大，根据电流与匝数成反比知，电流表 A1、A2 的读数都增大，输电线上的电压损失增大，故电压表 V3、V4 的读数均减小，故 A、B 错误；电压表 V2、V3 的读数之差与电流表 A2 的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故 C 正确；输电线上的电流变大，则输电线消耗的功率变大，选项 D 错误。分析远距离输电问题的三个关键1理清三个回路2抓住两个联系(1)理想的升压变压器联系回路 1 和回路 2，由变压器原理可得：线圈 1(匝数为 n1)和线圈 2(匝数为 n2)中各个量间的关系是U1U2n1n2，I1I2n2n1，P1P2。通关锦囊(2)理想的降压变压器联系回路 2 和回路 3，由变压器原理可得：线圈 3(匝数为 n3)和线圈 4(匝数为 n4)中各个量间的关系是U3U4n3n4，I3I4n4n3，P3P4。3掌握三个关联式(联系两个变压器的纽带)(1)功率关系：P2PP3PUI线I2线R线U2R线。(2)电压关系：U2UU3。(3)电流关系：I2I 线I3。通关锦囊